Коммутаторы аналоговых сигналов

Коммутация сигналов является распространенным методом, с помощью которого сигналы, поступающие от нескольких источников, объединяются в определенном порядке в одной линии. После соответствующей   обработки эти сигналы с помощью другого коммутатора могут быть направлены в различные исполнительные устройства. Упорядоченный ввод и вывод сигналов осуществляется, как правило, с помощью адресации источников и приемников сигналов.

Общая структурная схема связи источников и приемников через коммутатор показана на рис. 2.32. Коммутатор состоит из определенным образом связанных электронных ключей, выполненных на диодах или транзисторах. Ключи аналоговых сигналов должны обеспечить неискаженную передачу сигналов от источников к приемникам. Однако в процессе передачи ключи могут исказить передаваемый сигнал. Эти искажения в первую очередь зависят от свойств самих ключей, а также от параметров сигналов управления. Сигналы из цепи управления могут наложиться на передаваемый сигнал, иначе говоря, возможны помехи из цепи управления на линии передачи сигналов.

Обычно устройство управления коммутатором является цифровым и действует либо по заранее установленной программе, либо под управлением микропроцессоров или миниЭВМ. В последнем случае программа управления коммутатором может быть изменена. Для выбора определенного ключа и назначения его функции (т. е. включения или отключения) используется адресный дешифратор команд. Кроме этого, при передаче сигналов возможны временные задержки, связанные или с быстродействием самих ключей, или с быстродействием устройства управления. И в том, и в другом случае возможны потери передаваемых частей или их искажение, например растягивание фронтов сигналов или изменение их длительности. Для исключения потерь при передаче сигналов, а также для согласования сопротивлений источников и приемников сигналов в состав коммутаторов могут входить различные согласующие или нормирующие усилители. Коэффициент передачи этих усилителей может быть или фиксированным, или устанавливаемым.

Если источники и приемники сигналов могут меняться местами, то коммутатор должен  быть двунаправленным, т. е. обеспечивать передачу сигналов в обоих направлениях. Такая проблема возникает, например, при записи аналоговых сигналов в устройстве памяти, которое в этом случае является приемником информации, и считыванием сигналов из устройства памяти, которое становится тогда источником сигнала.

Многоканальные коммутаторы представляют собой интегральные микросхемы, имеющие много входов для аналоговых сигналов и один выход, на который можно подать последовательно во времени любой из входных сигналов. Коммутаторы состоят из набора ключей, устройства управления этими ключами и выходного согласующего каскада. Такие коммутаторы выпускают в виде самостоятельных микросхем или входят в состав более крупных микросхем, называемых системами сбора данных. Кроме коммутаторов в состав систем сбора данных входят устройства, обеспечивающие обработку поступающей информации. Практически все современные системы сбора данных ориентированы на работу совместно с микропроцессорами. Такие микросхемы предназначены для работы с источниками потенциальных сигналов, например, с температурными датчиками, датчиками промышленных установок и др.